KR101310350B1

KR101310350B1 - 배향제 및 이를 이용한 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101310350B1
Application number: KR1020060098572A
Authority: KR
Inventors: 김연규; 주영길; 한혜리
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2013-09-23
Also published as: KR20080032543A; JP5242982B2; US20080107831A1; CN101162331A; JP2008097011A

Abstract

용매, 고분자 수지 및 가교제를 포함하는 배향제 및 상기 배향제를 이용하는 액정 표시 장치가 제공된다. 상기 고분자 수지는 상기 용매에 혼합되어 4 - 8%의 중량비를 갖고, 아미노기를 갖는 아믹산 단위체를 포함한다. 상기 가교제는 상기 용매에 혼합되어 2 - 20%의 중량비를 갖고, 상기 아미노기에 반응하는 디에폭시기를 갖는다. 상기 액정 표시 장치는 서로 마주보는 두 개의 기판, 상기 두 개의 기판 사이에 개재되며, 액정이 배열된 액정층 및 상기 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나 기판의 상부면에 형성되어 상기 액정의 배열 방향을 제어하는 배향막을 포함한다. 상기 배향막은 상기한 배향제가 경화되어 형성된다.

기판, 배향막, 가교제, 액정, 에폭시

Description

배향제 및 이를 이용한 액정 표시 장치{Material For Alignment And Liquid Crysta Display Apparatus Using The Same}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분리 사시도이다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1의 액정 표시 장치의 배향막을 형성하는 과정을 설명하는 도면들이다.

도 3a는 도 1의 배향막에서 그 내부 구조를 확대하여 도시한 도면이다.

도 3b는 본 발명의 비교예에 따른 배향막의 내부 구조를 도시한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110 -- 제1 기판 111 -- 게이트 라인

112 -- 데이터 라인 113 -- 화소 전극

115 -- 박막 트랜지스터 120 -- 제2 기판

123 -- 공통 전극 130 -- 배향막

PA -- 화소 영역

본 발명은 배향제 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세 하게는 오염원이 제거되는 배향제 및 상기 배향제를 이용하여 형성된 배향막을 갖는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

영상을 표시하는 액정 표시 장치는 액정의 광학 특성을 이용하여 영상을 제공한다. 액정 표시 장치는 액정 패널을 포함하며, 상기 액정 패널은 두 개의 기판과 그 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 액정층에는 액정이 배열되며, 액정 표시 장치는 상기 액정의 배열 방향을 제어하면서 대응되는 영상을 표시한다.

상기 액정층은 각종 불순물에 의해 오염될 수 있고, 상기한 오염시 액정 표시 장치의 화질이 저하된다. 상기 액정의 배열 방향은 상기 두 개의 기판상에 형성되는 배향막에 의해 제어되는데, 상기 배향막에 의해 상기 액정층이 오염될 수 있다. 상기 배향막은 배향제를 도포하여 형성되며, 상기 배향제는 여러가지 화합물을 포함한다. 상기 배향제에 포함된 화합물 중 일부는 상기 배향막에 잔류하여 액정 표시 장치의 동작 중 액정층으로 유입되어 액정층을 오염시킬 수 있다.

한편, 액정의 배열 방향을 제어하기 위해, 상기 배향막상에 천이 감긴 롤러를 회전하여 상기 배향막을 상기 천으로 문지르는 러빙이 진행될 수 있다. 상기 러빙은 기계적 충격으로 상기 배향막 표면을 긁히는 것으로, 상기 기계적 충격에 의해 배향막이 손상을 받을 수 있다. 상기 배향막이 손상되면, 액정이 원하는 방향으로 제어되지 못하여 영상의 화질이 저하될 수 있다.

본 발명의 목적은 오염원이 제거되는 배향제를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 배향제를 이용하여 형성된 배향막을 가지며, 고 화질의 영상을 제공하는 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 배향제는 용매, 상기 용매에 혼합되어 4 - 8%의 중량비를 갖고 아미노기를 갖는 아믹산 단위체를 포함하는 고분자 수지 및 상기 용매에 혼합되어 2 - 20%의 중량비를 갖고 상기 아미노기에 반응하는 디에폭시기를 갖는 가교제를 포함한다.

상기한 배향제에 있어서, 상기 가교제의 끓는점은 130 - 230℃이고, 상기 가교제의 분자량은 50 - 200인 것이 바람직하다. 또한, 상기 고분자 수지는 5 - 7%의 중량비를 갖고, 상기 가교제는 10 - 14%의 중량비를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 액정층 및 배향막을 포함한다. 상기 기판은 서로 마주보는 두 개가 구비된다. 상기 액정층은 상기 두 개의 기판 사이에 배열된다. 상기 배향막은 상기 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나 기판의 상부면에 형성된다.

상기 배향막은 배향제가 경화되어 형성된 것으로, 상기 배향제는 용매, 상기 용매에 혼합되어 4 - 8%의 중량비를 갖고 아미노기를 갖는 아믹산 단위체를 포함하는 고분자 수지 및 상기 용매에 혼합되어 2 - 20%의 중량비를 갖고 상기 아미노기에 반응하는 디에폭시기를 갖는 가교제를 포함한다.

상기한 액정 표시 장치에 있어서, 상기 가교제의 끓는점은 상기 배향제의 경화 온도보다 낮은 것이 바람직하다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴보기로 한 다. 다만 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려 아래의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다. 따라서 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한 하기 실시예와 함께 제시된 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 크기는 명확한 설명을 강조하기 위해서 간략화되거나 다소 과장되어진 것이며, 도면상에 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 서로 마주보는 두 개의 기판(100)이 구비된다. 상기 두 개의 기판(100)은 제1 및 제2 기판(110,120)을 포함한다. 제1 및 제2 기판(110,120)의 사이에는 액정을 갖는 액정층(미도시)이 개재된다. 제1 기판(110)상에는 복수의 게이트 라인(111)들과 데이터 라인(112)들이 형성되며, 이들이 상호간에 교차하면서 복수의 화소 영역(Pixel Area; PA)이 정의된다. 복수의 화소 영역(PA)은 동일한 구조를 가지며, 각각의 화소 영역(PA)에는 화소 전극(113)과 박막 트랜지스터(115)가 구비된다. 제2 기판(120)에는 화소 전극(113)과 마주보는 공통 전극(123)이 형성된다. 화소 전극(113)과 공통 전극(123)상에는 각각 배향막(130)이 형성된다. 배향막(130)은 제1 기판(110)상의 제1 배향막(131)과 제2 기판(120)상의 제2 배향막(132)을 포함한다.

액정은 장축과 단축이 상이한 타원 형상을 가지며 상기 장축의 방향에 의해 그 배열 방향이 정의된다. 액정 표시의 동작 중 화소 전극(113)과 공통 전극(123)에 전압이 인가되지 않았을 때, 액정은 배향막(130)에 의해 배열 방향이 제어된다. 예컨대, 상기 액정이 비틀린 네마틱(twisted nematic) 액정일 때, 제1 및 제2 기판(110,120)에 대해 평행한 방향으로 배열된다. 또한 상기 평행하게 배열된 제1 기판(110)상의 액정과 제2 기판(120)상의 액정은 상호간에 수직이며, 그 사이의 액정들은 연속적으로 비틀어져 있다.

제1 및 제2 기판(110,120)의 외부면에는 각각의 투과축이 서로 수직으로 배치된 편광판(미도시)이 부착된다. 상기 액정층으로 광이 제공되며, 상기 광은 상기 제1 기판(110)의 외부면에 부착된 편광판에 의해 선편광된다. 상기 선편광된 광은 상기 액정층을 투과하면서 상기 비틀어진 액정을 따라 위상이 변화된다. 상기 위상 변화된 광은 제2 기판(120)의 외부면에 부착된 상기 편광판을 투과하여 외부에 영상을 표시한다.

액정 표시 장치의 동작 중 게이트 라인(111)으로 게이트 신호가 인가되어 박막 트랜지스터(T)가 턴 온 된다. 또한 데이터 라인(112)으로 영상 정보에 대응되는 데이터 신호가 인가되어, 화소 전극(113)에는 상기 데이터 신호에 대응되는 데이터 전압이 인가된다. 동시에 공통 전극(213)에는 일정한 공통 전압이 인가된다. 상기 데이터 전압과 공통 전압의 차이로 제1 및 제2 기판(110,210)의 사이에 전기장이 형성된다. 액정은 유전율 이방성을 가지며, 상기 전기장에 따라 제1 및 제2 기판(110,120)에 대해 경사지게 배열된다.

이러한 액정의 배열 상태에서 상기 액정층으로 광이 제공된다. 상기 광은 제 1 기판(110)의 외부면에 부착된 상기 편광판에 의해 선편광되며, 상기 선편광된 광은 상기 액정층을 투과하면서 상기 경사지게 배열된 액정에 의해 위상이 변화된다. 상기 액정이 경사지는 각도에 따라 상기 위상 변화값이 달라진다. 상기 경사값이 수직일 때, 상기 선편광된 광은 어떠한 위상 변화도 일으키지 못하여 제2 기판(120)의 외부면에 부착된 상기 편광판을 투과하지 못하고 액정 표시 장치는 블랙 상태가 된다.

상기 전기장의 세기에 따라 상기 액정이 경사지는 각도가 달라진다. 상기 각도에 따라 상기 광의 위상 변화 정도가 달라지며, 상기 위상 변화 정도에 따라 이에 대응되는 계조를 갖는 영상이 표시될 수 있다.

위와 같은 액정 표시 장치의 동작에 있어서, 상기 전기장이 인가되지 않았을 때의 액정의 배열 방향은 배향막(130)에 의해 조절된다. 배향막(130)은 배향제를 이용하여 형성되는데, 상기 배향제를 이용하여 배향막(130)을 형성하는 공정은 다음과 같다.

도 2a를 참조하면, 스테이지(1)상에 기판(100)이 안착된다. 기판(100)은 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)이 모두 해당 될 수 있다. 기판(100)상에는 롤러(6)가 회전한다. 롤러(6)는 그 상부에 별도 구비된 디스펜서(미도시)로부터 그 표면에 배향제(130')를 제공받는다. 따라서, 상기한 회전으로 롤러(6) 표면에 제공된 배향제(130')가 기판(100)의 표면으로 프린팅된다. 상기한 프린팅 방법에 있어서, 롤 러(6)의 크기를 적절하게 설정하면 롤러(6)의 1회전에 의해 기판(100)상에 배향제(130')가 도포될 수 있다.

배향제(130')는 도 2a에 도시된 프린팅 방법 이외의 여러가지 방법으로 도포될 수 있다. 예컨대, 기판(100)이 안착된 스테이지(1)가 회전하면서 기판(100)의 중심에 배향제(130')가 도포되는 스핀 코팅 방법이 적용될 수 있다.

배향제(130')는 고분자 수지, 가교제 및 용매를 포함한다.

상기 고분자 수지는 폴리 아믹산을 포함하며, 추가적으로 폴리 이미드 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리 아믹산은 주로 배향막(130)의 프린팅 특성에 관련되며, 상기 폴리 이미드 화합물은 주로 배향막(130)에 의한 액정의 배향 특성에 관련된다. 상기 폴리 아믹산은 아미노기를 갖는 아믹산 단위체를 가지며, 상기 고분자 수지는 상기 아믹산 단위체가 복수로 중합되어 형성된다. 상기 가교제는 상기 고분자 수지를 연결하여 그 강도를 보완하는 역할을 한다. 상기 가교제는 상기 고분자 수지의 아미노기에 반응하는 디에폭시기를 갖는다.

상기 용매는 배향제(130')가 액체 상태에서 기판(100)상에 도포되도록 상기 고분자 수지와 가교제를 용해하는 역할을 한다. 상기 용매는 배향체(130')에 있어서 그 구성비가 가장 크다. 상기 용매는 γ-부티로락톤, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 N-메틸피롤리돈 중 어느 하나이거나 또는 상기한 세 가지 중 적어도 둘 이상을 혼합한 혼합 용액이 될 수 있다.

도 2b를 참조하면, 배향제(130')가 도포된 기판(100)이 경화로로 이송되어 상기 경화로 내부에 구비된 스테이지(2)상에 안착된다. 상기 경화로로에서 기 판(100)이 열처리되어 배향막(130)이 형성된다. 배향막(130)은 제1 배향막(131) 및 제2 배향막(132)이 모두 해당 될 수 있다.

상기 열처리시, 배향제(130')에 포함되어 있던 상기 용매가 증발된다. 또한, 상기 고분자 수지에 포함된 폴리 아믹산 중 일부가 이미드 반응을 통하여 폴리 이미드 화합물이 될 수 있다. 상기 열처리는 대략 230℃ 이하의 온도에서 진행되며, 상기 열처리에 의해 상기 고분자 수지는 배향막(130)에서 고형분들로 남게 된다. 상기 열처리시, 상기 가교제는 상기 고분자 수지와 반응하여 상기 고형분들을 상호간에 연결하는 역할을 한다. 이와 같이, 고형분들이 연결됨으로써 배향막(130)의 강도가 향상된다.

한편, 상기 용매의 증발 속도를 너무 빠르게 하면 배향제(130')가 기판(100)상에서 균일하게 퍼지지 못하여 배향막(130)이 얼룩질 수 있다. 따라서, 기판(100)을 경화로에 투입하기에 앞서, 예비 건조기에서 상기 용매가 천천히 증발되도록 추가 공정이 진행될 수 있다.

도 2c를 참조하면, 기판(100)이 상기 경화로로부터 이송되어 스테이지(3)상에 안착된다. 기판(100)상의 배향막(130)에 대한 러빙이 진행된다. 상기 러빙은 기판(100)상에 러빙천이 감긴 롤러(7)를 회전하는 것으로 이루어진다. 상기 러빙천은 면이나 나일론계의 섬유로 된 천을 사용한다. 롤러(7)는 소정 방향으로 회전하며, 상기 회전에 의해 배향막(130)이 상기 러빙천에 의해 문질러지면서 배향막(130) 표면에 긁힘이 발생된다. 상기 긁힘에 의해 배향막(130)이 배향성을 가지며, 상기 배향성에 의해 액정이 배향막(130)상에서 소정 방향으로 배열된다. 다만, 상기 러빙 은 액정 표시 장치에 사용되는 액정의 종류에 따라 선택적으로 진행되며, 생략될 수도 있다.

위와 같은 배향막(130) 형성 공정에 있어서, 상기 열처리시 상기 가교제의 일부가 상기 고분자 수지와의 반응에 관여하지 않고 배향막(130)에 잔류할 수 있다. 상기 잔류된 가교제는 액정 표시 장치에서 액정층으로 확산되어 액정을 오염시키는 오염원이 될 수 있다. 따라서, 상기 가교제는 상기 고분자 수지와 반응하지 않는 경우 배향막(130)에 잔류하지 않고 제거될 필요가 있다.

또한, 상기 러빙시 롤러(7)의 회전에 의한 기계적 충격으로 인하여 배향막(130)이 손상될 수 있다. 이를 방지하려면 배향막(130)이 충분한 강도를 가져야 하며, 이를 위해 상기 열처리시 충분한 양의 가교제가 상기 고형분들을 결합시킴이 바람직하다.

상기 배향제(130')는 위의 두 가지 요건을 충족한다. 이하, 도면을 참조하여 배향제(130')의 물성과 그에 따른 작용 효과를 설명한다.

도 3a는 도 1의 배향막에서 그 내부 구조를 확대하여 도시한 도면이다. 도 3b는 본 발명의 비교예에 따른 배향막의 내부 구조를 확대하여 도시한 도면이다.

도 3a를 참조하면, 배향막(130)은 배향제(130')에 포함된 고분자 수지가 경화되어 형성된 복수의 고형분(10)으로 이루어진다. 상기 복수의 고형분(10)은 배향제(130')에 포함된 가교제 입자(20)에 의해 상호간에 연결된다.

도 3a에서, 가교제 입자(20)와 고형분(10)이 결합된 부분을 편의상 결합 가지(21)라 명명하면, 가교제 입자(20)는 입자당 두 개의 결합 가지(21)를 갖는다. 상기 두 개의 결합 가지(21)는 각각 서로 다른 두 개의 고형분(10)을 연결하는데 사용된다.

상기 서로 다른 고형분(10)을 연결하는 결합가지(21)의 수가 증가될수록 배향막(130)의 강도가 증가된다. 상기 서로 다른 고형분(10)을 연결하는 결합가지의 수(21)는 다음과 같이 증가될 수 있다. 즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 서로 다른 고형분(10)을 연결하는데 복수의 가교제 입자(20)가 관여되면, 상기 관여된 가교제 입자(20)의 수만큼 서로 다른 고형분(10)을 연결하는 상기 결합가지(21)의 수가 증가된다.

도 3b를 참조하면, 가교제 입자(20a)는 입자당 결합가지(21a)의 수가 여섯개가 될 수 있다. 상기 결합가지(21a)의 개수는 예시적인 관점에서 제시된 것이며, 실제로는 여섯개 보다 많은 복수개가 될 수 있다. 이와 같이, 가교제 입자(20a)당 결합가지(21a)의 수가 증가되면, 서로 다른 고형분(10a)을 연결하는데 관여하는 가교제 입자(20a)의 수가 적더라도 배향막(130a)이 충분한 강도를 가질 수 있다.

그러나, 가교제 입자(20a)당 결합가지(21a)의 수가 증가되려면, 가교제 입자(20a)는 분자량이 큰 거대 분자가 되어야 한다. 상기 거대 분자의 가교제 입자(20a)는 분자간 인력이 증가하여 끓는점이 높아진다. 이처럼 끓는점이 높아지면, 고형분(10a)을 연결하는데 관여하지 못하는 가교제 입자(20a)가 배향막(130a)에 잔류하게 된다. 왜냐하면, 열처리에 의해 배향막(130a)이 형성될 때 가교제 입자(20a)가 높은 끓는점을 갖기 때문에 기상으로 상태 변화하지 못하여 증발되기 어렵기 때문이다. 상기 잔류하는 가교제 입자(20a)는 액정층으로 확산되어 액정을 오 염시키는 오염원이 될 수 있다.

도 3a를 재차 참조하면, 가교제 입자(20)당 결합가지(21)의 수가 적으면 가교제 입자(20)는 분자량이 작고 끓는점이 낮아진다. 따라서, 가교제 입자(20) 중 고형분(10)을 연결하는데 관여하지 못하는 것은, 열처리에 의해 배향막(130)이 경화되어 형성될 때 기상으로 상태 변화되어 증발된다.

위와 같이, 본 실시예에 따르면 고형분(10)을 연결하는데 저분자량을 갖고 끓는점이 낮은 가교제가 사용된다. 그 결과, 배향막(130)의 경화 온도하에서 상기 결합에 관여하지 못한 불필요한 가교제가 증발될 수 있고, 상기 불필요한 가교제가 배향막(130)에 잔류하여 액정을 오염시키는 것을 방지한다.

또한, 위와 같이 불필요한 가교제가 잔류될 가능성이 낮으므로, 상기 가교제는 반응이 일어나기에 충분한 양이 사용될 수 있다. 상기 가교제가 충분한 양으로 사용된다면, 고형분(10)을 연결하는데 충분한 양의 가교제가 관여할 수 있다. 그 결과, 서로 다른 고형분(10)이 충분한 수의 결합가지(21)에 의해 연결될 수 있으며, 배향막(130)이 상기 러빙 등의 기계적 압력에 견디어낼 수 있는 충분한 강도를 가질 수 있다.

이하, 배향제(130')의 구체적인 구성 성분과 배합비에 대해 살펴본다.

배향제(130')는 대부분이 용매로 구성되며, 상기 용매에 소량의 고분자 수지와 가교제가 포함된다. 상기 용매는 γ-부티로락톤, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 N-메틸피롤리돈을 포함하며, 이들은 상기 고분자 수지와 가교제를 용해하며 배향막(130)의 경화 온도 이하의 끓는점을 가져 배향막(130)의 경화시 증발된다.

상기 고분자 수지는 상기 용매에 혼합되어 4 - 8%의 중량비를 갖고, 상기 가교제는 상기 용매에 혼합되어 2 - 20%의 중량비를 갖는다. 상기한 배합비에 있어서, 상기 가교제는 상기 고분자 수지에 대해 0.5 - 2.5배의 중량비를 갖는다. 즉, 상기 고분자 수지와 가교제가 반응하기에 충분한 기회가 제공되도록 상기 가교제는 적어도 상기 고분자 수지의 절반 정도가 혼합된다. 상기한 반응 기회는 상기 가교제의 중량비에 따라 증가되므로, 상기 가교제의 중량비는 클수록 유리하다. 또한 상기 가교제의 중량비가 커서 상기 가교제의 일부가 상기한 반응에 관여하지 않더라도, 이러한 가교제는 상기 열처리시 증발될 수 있으므로 상기 가교제의 중량비에는 제한이 없다. 다만, 상기 가교제의 양이 지나치게 많으면 배향제(130')의 프린팅 특성이 저하된다.

위와 같은 관점에서, 상기 가교제는 최대 상기 고분자 수지의 2.5배의 중량비를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 고분자 수지가 5 - 7%의 중량비를 갖고, 상기 가교제는 그 두 배에 해당하는 10 - 14%의 중량비를 갖는 것이 좋다. 이 경우, 상기 용매는 상기 고분자 수지와 상기 가교제를 제외한 잔량의 중량비를 갖는다.

앞서 살핀 바와 같이, 배향제(130')를 구성하는 상기 고분자 수지는 아미노기를 갖는 아믹산 단위체를 포함한다. 또한, 상기 가교제는 상기 아미노기에 반응하는 디에폭시기를 갖는다. 상기 디에폭시기는 각각이 서로 다른 상기 고분자 수지에 포함된 아미노기에 반응한다. 상기 에폭시기와 상기 아미노기가 반응하여 결합가지(21)가 형성된다.

상기 가교제는 배향막(130)의 경화 온도인 230℃ 이하의 끓는 점을 갖는다. 구체적으로, 상기 가교제는 그 끓는점이 130 - 230℃ 정도이며, 상기 끓는점에 대응되는 50 - 200 정도의 분자량을 갖는다. 위와 같이, 디에폭시기를 가지며 상기한 범위의 끓는점과 분자량을 갖는 화합물로는 다음과 같은 것들이 있다.

상기 가교제는 다음의 화학식 1을 갖는 시클로펜탄 화합물이 될 수 있다.

<화학식 1>

상기 시클로펜탄은 고리 모양의 탄소 5개를 가지며, 상기 5개의 탄소는 모두 단일 결합으로 이루어진다. 상기 5개의 탄소 중 일부에 에폭시기가 두 개 결합된다. 상기 에폭시기가 결합된 위치에 따라 상기 시클로펜탄은 두 개의 이성질체가 사용되며, 상기 가교제는 상기 두 개의 이성질체 중 어느 하나 또는 이들이 다 포함될 수 있다.

상기 가교제는 다음의 화학식 2를 갖는 시클로펜텐 화합물이 될 수 있다.

<화학식 2>

상기 시클로펜텐은 고리 모양의 탄소 5개를 가지며, 상기 5개의 탄소는 복수의 단일 결합과 하나의 이중 결합으로 이루어진다. 상기 5개의 탄소 중 일부에 에폭시기가 두 개 결합된다. 상기 이중 결합의 위치 및 상기 에폭시기가 결합된 위치에 따라 상기 시클로펜텐은 세 개의 이성질체가 사용되며, 상기 가교제는 상기 세 개의 이성질체 중 어느 하나 또는 이들이 다 포함될 수 있다.

상기 가교제는 다음의 화학식 3을 갖는 시클로헥산 화합물이 될 수 있다.

<화학식 3>

상기 시클로헥산은 고리 모양의 탄소 6개를 가지며, 상기 6개의 탄소는 모두 단일 결합으로 이루어진다. 상기 6개의 탄소 중 일부에 에폭시기가 두 개 결합된다. 상기 에폭시기가 결합된 위치에 따라 상기 시클로헥산은 두 개의 이성질체가 사용되며, 상기 가교제는 상기 두 개의 이성질체 중 어느 하나 또는 이들이 다 포함될 수 있다.

상기 가교제는 다음의 화학식 4를 갖는 시클로헥센 화합물이 될 수 있다.

<화학식 4>

상기 시클로헥센은 고리 모양의 탄소 6개를 가지며, 상기 6개의 탄소는 복수의 단일 결합과 하나의 이중 결합으로 이루어진다. 상기 6개의 탄소 중 일부에 에폭시기가 두 개 결합된다. 상기 이중 결합의 위치 및 상기 에폭시기가 결합된 위치에 따라 상기 시클로헥센은 여섯 개의 이성질체가 사용되며, 상기 가교제는 상기 여섯 개의 이성질체 중 어느 하나 또는 이들이 다 포함될 수 있다.

상기한 시클로펜탄, 시클로페텐, 시클로헥산 및 시클로헨센 화합물은 상기 디에폭시기에 포함된 탄소를 포함하여, 대략적으로 탄소수가 7 - 8개 정도로 그 분자량이 150 이하이다. 상기 분자량이 작을수록 분자간이 인력이 약해져서 끓는점이 낮아진다. 예컨대, 화학식 3에 포함된 4-비닐-1-시클로헥센 디에폭사이드는 분자량이 140.2이고 대기압하에서 끓는점이 227℃ 이다.

상기 가교제는 다음의 화학식 5를 갖는 화합물이 될 수 있다.

<화학식 5>

상기 화학식 5에 있어서, 상기 R은 아미드(-NH-CO-), 에스테르(-CO-O-), 에테르(-O-), 설파이드(-S-), 설프옥사이드(-SOO-), 이미드(-CO-N-CO-), 아자(-N-), 아민(-NH-), 아조(-N=N-), 카르보닐(-CO-), 안하이드라이드(-CO-O-CO-) 및 우레아(-NH-CO-NH-) 등의 작용기를 나타낸다. 상기한 작용기들 중에서, 특히 에스테르(-CO-O-), 에테르(-O-), 설파이드(-S-), 카르보닐(-CO-), 안하이드라이드(-CO-O-CO-)가 반응성이 우수하다.

상기 화학식 5에 있어서, 상기 R은 탄소수 0 내지 10을 갖는 탄화수소 중 어느 하나가 될 수 있다. 상기 R의 탄소수가 0인 경우, 상기 화학식 5의 화합물은 상기 디에폭시기에 포함된 탄소를 포함하여 탄소수가 4개이다. 이 경우, 상기 화학식 5의 화합물은 분자량이 86.09인 1,3-부타디엔 디에폭사이드에 해당된다. 상기 1,3-부타디엔 디에폭사이드는 25mmHg에서 끓는점이 56 - 58℃이며, 대기압하에서는 대략 150 - 160℃의 끓는점을 가질 것으로 추정된다.

상기 R의 탄소수가 0이 아닌 경우, 상기 화학식 5를 갖는 화합물은 상기 탄소수에 따라 복수의 이성질체가 포함된다. 예컨대, 상기 R이 탄소수가 6인 탄화수소일 때, 상기 6개의 탄소는 다음의 화학식 6과 같이 여러가지 형태로 결합될 수 있다.

<화학식 6>

화학식 6에 있어서, (A)와 같이 상기 6개의 탄소는 주사슬에 형성되며 상기 주사슬은 모두 단일 결합으로 이루어질 수 있다. 또는 (B)와 같이 상기 6개의 탄소 가 단일 결합으로 이루어지되, 상기 6개 중 일부인 4개가 주사슬을 형성하며 나머지 2개는 주사슬의 측면에 결합될 수 있다. 또는 (C)와 같이 상기 6개의 탄소 중 1개가 주사슬과 측면에 결합되며, 상기 6개 중 일부가 이중 결합을 가질 수 있다.

상기 화학식 6은, 상기 화학식 5에서 상기 R이 탄소수가 6인 탄화수소인 경우의 일부의 예를 나타낸 것이며, 상기 화학식 6에 나타난 것외에도 여러가지 형태로 결합된 탄화수소가 모두 포함될 수 있다. 다만, 탄소가 주사슬을 따라 선형으로 형성되는 경우와 주사슬외에 일부의 탄소가 측면에서 결합되는 경우를 비교하면, 동일한 탄소수에도 불구하고 해당 분자의 끓는점이 상이하다. 대체로, 상기 주사슬외에 측면 결합을 갖는 경우에 해당 분자의 끓는점이 높다. 따라서, 상기 측면 결합을 갖는 경우에는 화학식 5에서 상기 R은 탄소수가 6이하인 것이 바람직하다.

위와 같이, 상기 가교제는 화학식 1 내지 화학식 5에 나타난 여러가지 화합물 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 상기한 가교제는 상기 고분자 수지와 다음과 같이 반응한다.

<반응식>

상기 반응식에 있어서, 상기 폴리 아믹산에 포함된 R',R"은 여러가지 화합물의 일반식을 나타낸다. 상기 반응식은 상기 화학식 5를 갖는 화합물을 가교제로 사용한 예이지만, 상기 화학식 1 내지 화학식 4를 갖는 화합물 또한 상기 반응식과 유사하게 상기 고분자 수지와 반응할 수 있다.

상기 반응식에 표시된 바와 같이, 상기 가교제에 포함된 에폭시기는 상기 고분자 수지의 폴리 아믹산에 포함된 아미노기와 반응하며, 상기 에폭시기의 탄소와 상기 아미노기의 질소가 상호 결합된다. 상기 반응식에서, 상기 가교제에 포함된 두 개의 에폭시기가 각각 서로 다른 폴리 아믹산의 아미노기에 결합되며, 이로써 두 개의 서로 다른 폴리 아믹산이 연결된다.

상기한 실시예들에 따르면, 고분자 수지와의 반응에 참여할 수 있는 충분한 양의 가교제를 제공하여 고강도의 배향막이 형성될 수 있다. 또한 상기 가교제는 낮은 온도의 끓는점을 가지므로, 상기 반응에 참여하지 않는 가교제는 상기 배향막으로부터 증발되어 용이하게 제거된다. 그 결과, 상기 가교제가 잔류하면서 액정을 오염시키는 것을 방지한다.

이상 예시적인 관점에서 몇 가지 실시예를 살펴보았지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 갖는 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

용매;

상기 용매에 혼합되어 4 - 8%의 중량비를 갖고, 아미노기를 갖는 아믹산 단위체를 포함하는 고분자 수지; 및

상기 용매에 혼합되어 2 - 20%의 중량비를 갖고, 상기 아미노기에 반응하는 디에폭시기를 갖는 가교제를 포함하며,

상기 가교제는 다음의 화학식 2, 화학식 4, 및 화학식 5로 표시된 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 배향제.

<화학식 2>

<화학식 4>

<화학식 5>

상기 화학식 5에서, 상기 R은 단일 결합(single bond), 아미드(-NH-CO-), 에스테르(-CO-O-), 에테르(-O-), 설파이드(-S-), 설프옥사이드(-SOO-), 이미드(-CO-N-CO-), 아자(-N-), 아민(-NH-), 아조(-N=N-), 카르보닐(-CO-), 안하이드라이드(-CO-O-CO-), 우레아(-NH-CO-NH-) 및 탄소수 1 내지 10을 갖는 탄화수소 중 어느 하나를 나타낸다.
제 1항에 있어서,

상기 가교제의 끓는점은 130 - 230℃인 것을 특징으로 하는 배향제.
제 2항에 있어서,

상기 가교제의 분자량은 50 - 200인 것을 특징으로 하는 배향제.
제 3항에 있어서,

상기 고분자 수지는 5 - 7%의 중량비를 갖고, 상기 가교제는 10 - 14%의 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 배향제.
제 1항에 있어서,

상기 용매는 γ-부티로락톤, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 N-메틸피롤리돈 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배향제.
삭제
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삭제
삭제
삭제
제 1항에 있어서,

상기 탄화수소는 주사슬에 6이하의 탄소수를 갖는 것을 특징으로 하는 배향제.
서로 마주보는 두 개의 기판;

상기 두 개의 기판 사이에 배열된 액정층; 및

상기 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나 기판의 상부면에 형성된 배향막을 포함하고,

상기 배향막은,

용매;

상기 용매에 혼합되어 4 - 8%의 중량비를 갖고, 아미노기를 갖는 아믹산 단위체를 포함하는 고분자 수지; 및

상기 용매에 혼합되어 2 - 20%의 중량비를 갖고, 상기 아미노기에 반응하는 디에폭시기를 갖는 가교제를 포함하는 배향제가 경화된 것을 포함하고,

상기 가교제는 다음의 화학식 2, 화학식 4, 및 화학식 5로 표시된 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

<화학식 2>

<화학식 4>

<화학식 5>

상기 화학식 5에서, 상기 R은 단일 결합(single bond), 아미드(-NH-CO-), 에스테르(-CO-O-), 에테르(-O-), 설파이드(-S-), 설프옥사이드(-SOO-), 이미드(-CO-N-CO-), 아자(-N-), 아민(-NH-), 아조(-N=N-), 카르보닐(-CO-), 안하이드라이드(-CO-O-CO-), 우레아(-NH-CO-NH-) 및 탄소수 1 내지 10을 갖는 탄화수소 중 어느 하나를 나타낸다.
제 12항에 있어서,

상기 가교제의 끓는점은 상기 배향제의 경화 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 13항에 있어서,

상기 가교제의 끓는점은 130 - 230℃인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 14항에 있어서,

상기 가교제의 분자량은 50 - 200인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 15항에 있어서,

상기 고분자 수지는 5 - 7%의 중량비를 갖고, 상기 가교제는 10 - 14%의 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 12항에 있어서,

상기 용매는 γ-부티로락톤, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 N-메틸피롤리돈 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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제 12항에 있어서,

상기 탄화수소는 주사슬에 6이하의 탄소수를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 12항에 있어서,

상기 배향막은 러빙 처리된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.